Espectrometria RMN

Universidad del Zulia
Tema # 7
Espectrometría de Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

Introducción
Las bases teóricas de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear fueron formuladas por W. Pauli en 1924, quien sugirió que ciertos núcleos atómicos tienen las propiedades de espin y momento magnético y que, como consecuencia, al exponerlos a un campo magnético se produciría unadivisión de sus niveles de energía. Durante el siguiente decenio se consiguió la
Comprobación experimental de estos postulados. Pero no fue sino hasta 1946 cuando Felix Bloch, en Stanford, y Edward Purcell, en Harvard, con trabajos independientes,
Demostraron que los núcleos absorben radiación electromagnética en un campo magnético
Intenso como resultado del desdoblamiento de los niveles de energíainducidos por el campo magnético.
En esta Investigación se explica la teoría, se describen los instrumentos y las aplicaciones de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear.




Diferencia con el resto de las Espectrometrías
A diferencia de las demás espectrometrías, se basa en la medida de la radiación electromagnética en la región de radiofrecuencias, en este proceso de absorciónestán implicado los núcleo de los átomos. Hay que colocar la muestra en un campo magnético de manera que aparece la energía de los núcleos que hace posible la absorción.
Puede utilizarse, entre otras cosas, para estudiar mezclas de analitos, para comprender efectos dinámicos como el cambio en la temperatura y los mecanismos de reacción, y es una herramienta de valor incalculable para lacomprensión de la estructura y función de las proteínas y los ácidos nucleicos. Este tipo de espectrometría se puede aplicar a una amplia variedad de muestras, tanto en solución como en estado sólido.
Instrumentación
El espectrómetro de RMN consta de cuatro partes:
1. Un imán estable, con un controlador que produce un campo magnético preciso.
2. Un transmisor de radiofrecuencias, capaz de emitirfrecuencias precisas.
3. Un detector para medir la absorción de energía de radiofrecuencia de la muestra.
4. Un ordenador y un registrador para realizar las gráficas que constituyen el espectro de RMN.
En los aparatos modernos el campo magnético se mantiene constante mientras un breve pulso de radiación rf excita a todos los núcleos simultáneamente. Como el corto pulso de radiofrecuencia cubre unamplio rango de frecuencias los protones individualmente absorben la radiación de frecuencia necesaria para entrar en resonancia (cambiar de estado de espín).



A medida que dichos núcleos vuelven a su posición inicial emiten una radiación de frecuencia igual a la diferencia de energía entre estados de espín. La intensidad de esta frecuencia disminuye con el tiempo a medida que todos losnúcleos vuelven a su estado inicial.
Un ordenador recoge la intensidad respecto al tiempo y convierte dichos datos en intensidad respecto a frecuencia, esto es lo que se conoce con el nombre de transformada de Fourier (FT-RMN).
El imán superconductor mantiene su temperatura de trabajo gracias a que esta recubierto por capas como muestra la siguiente figura:





Espectrómetros de RMN detransformada de Fourier (FT-RMN).
El instrumento consiste en una fuente de radiofrecuencia que es extremadamente estable en frecuencia y potencia, un receptor de radiofrecuencia altamente sensible, un imán magnético que produce un campo magnético fuerte y constante y por último un sistema de recolección de datos. Los datos se recogen como amplitudes de la señal a intervalos regulares durante tiempos dehasta unos segundos. El período de tiempo de recogida de dato depende del tipo de núcleo, el entorno, el tipo de molécula y la concentración del analito.
El ancho de línea de un pico de absorción de RMN puede ser tan estrecho como 0.1 Hz, el ancho de la línea debe reflejar la precisión del campo magnético en el que se encuentra la muestra. Como resultado el campo magnético debe ser homogéneo...